日光温室冬季环境因子变化关系研究

在日光温室冬季栽培条件下,利用温室智能监控系统,自动监测记录温室内外空气温度、光照强度、空气湿度,温室内CO_2浓度、土壤温度、土壤水分,研究各环境因子日变化规律及温室内环境因子与外界环境因子关系。结果表明,温室内外各环境因子间日变化联系紧密;除土壤温度和土壤水分外,其他各环境因子彼此之间都具有极显著相关性;温室内外光照、温室内外温度彼此之间呈极显著正相关,曲线呈不规则的"n"形,并与温室内外湿度、温室内CO_2浓度呈极显著负相关,日变化呈不规则的"u"形;土壤水分日变化较小,有一个趋同土壤温度变化的微弱变化;温室内环境变化与温室外环境变化联系紧密,温室内温度变化是温室外温光条件共同影响的结果,土壤温度受外界环境温度影响最大,温室内光照与温室外光照紧密联系。     

日光温室小气候环境及其调节

一、　温室小气候环境(一)光照环境1.光照度(1)室内光照度　　　室内光照度的日变化和季节变化取决于外界光照度的变化。图1是在晴天时测得的室内外光照度的变化。由图1可知室内外光照度变化一致,随太阳高度的升高而增大,太阳高度的降低而减弱,不过室内光照度的变化较室外平缓。表 1 给出了鞍Ⅱ型日光温室内各节气室内外日平均光照度,可见也是随外界光照度的变化而变化。从北京地区的观测看,一日之中室内的光照度变动于9000-30000lux(揭帘至闭帘),冬季时的日平均光照度在20000-25000lux,透光率在55%-65%。根据宁夏农科院测得表1　　不同季节…     

日光温室小气候预报技术研究

为了提高设施农业气象服务水平,促进中国设施农业发展,通过对日光温室内外气象条件对比观测,分别采用BP神经网络、逐步回归和能量平衡原理构建了温室内气温预报模型,探讨能适用于业务服务的小气候预报技术方法。结果表明,基于BP神经网络的预报模型虽预报精度高,由于种植作物生长特性差异较大,缺乏服务的广适性;通过能量平衡原理构建的预报模型机理性强,但相关参数难以获得,预报精度差,服务时效短;采用逐步回归方法构建的温室温度预报模型较前两者具有比较优势,且预报时效可以为未来的1~7天,比较适合于目前气象部门开展设施农业气象服务。     

不同年型下日光温室内小气候差异

为了研究不同年型下日光温室内小气候的差异及对蔬菜生长发育需要的满足情况,实现对日光温室有目的地科学管理,笔者基于偏暖年型和偏冷年型下日光温室内小气候资料,结合黄瓜生长发育所需要的气象条件,对比分析2种年型下日光温室内在温度、光照和空气相对湿度方面的差异。结果表明,偏暖年型下日光温室内的适宜温度出现的时间较长,日照相对充足,但发生热害的风险更大,温室管理应重点预防热害;偏冷年型下日光温室内的热量远不能满足黄瓜生长发育需要,尤其是冬季,存在发生冷害或冻害的风险,温室管理应以预防低温冷害或冻害为重点。     

日光温室小气候要素预报模型研究

了解日光温室小气候要素变化规律,建立小气候要素预报模型,可以对日光温室资源合理开发,为日光温室小气候调控提供依据。应用辽宁省沈阳市东陵区日光温室暖棚内农田小气候观测仪采集的逐小时气温、相对湿度数据,将冬季、春季、秋季和晴天、多云、阴天几种情况进行组合,计算棚内日最高气温、日最低气温、日平均相对湿度,分析其变化规律,并利用自动气象观测站数据,建立基于逐步回归方法的预报模型。分析结果表明,日光温室内日最高气温和日最低气温呈现春季、秋季温度值接近,冬季明显低于春秋两季的特征;而冬季日平均相对湿度高于春秋两季。日最高气温具有显著的从晴天至多云至阴天减少的变化特征,日最低气温特征不如日最高气温明显;日平均相对湿度为从晴天至多云至阴天增加的变化特征。所建立的日光温室小气候要素逐步回归预报模型,均通过了显著性检验,相关系数为0.608~0.933,相对误差范围为0.1%~19.0%,相对误差平均值为2.7%~9.9%。     

日光温室茄子冠气温差与环境因子之间的关系研究

系统地研究了日光温室内茄子冠气温差的变化规律与环境因子之间的关系,运用回归方法建立了主要气象因子与冠气温差之间的数量关系。深入分析了不同土壤水分条件下日光温室内茄子冠气温差与土壤含水量的关系,并建立了二者之间的相关方程,得出了诊断茄子水分状况的指标。     

鄱阳湖滨带优势灌木种群分布格局及其与土壤氮的关系

为了研究鄱阳湖滨带主要优势灌木种在不同尺度下的空间分布格局及其与土壤含氮量的关系,笔者根据鄱阳湖滨带退化生态系统的样地调查结果,采用点格局分析方法。结果表明：（1）蔓荆子在小尺度上呈现随机分布,随着尺度的增大,迅速向集群分布过渡;牡荆在大多数尺度下均表现为集群分布。（2）不同类型的样地,蔓荆子和牡荆的聚集强度达到最大时的尺度也各不相同。（3）样地中土壤含氮量随着优势灌木种聚集强度的增大而显著地升高。群落中种群个体在水平空间上的分布格局,受生境条件和种群的生物生态学特性相互作用的影响,也是种群对生境长期适应的表现。     

土壤动物生态功能与陆地生态系统各环境因子的关系

本研究结合近年来国内外土壤动物的相关研究,基于前人研究的成果,在概述土壤动物多样性的基础上,详细介绍了如蚯蚓、蚂蚁和线虫、弹尾虫等不同种类且具代表性土壤动物的生态功能,以及与各环境因子如何产生相互作用关系。尽管国内外很多学者已对土壤动物多样性有诸多研究,但其生态功能及自身与不同环境因子相互影响以及如何作用还鲜有报道。故笔者归纳了土壤动物多样性、生态功能以及与自然环境因子（如大气氮(N)沉降、植被类型、土壤环境等）和人为干扰（如开垦、火烧等）因子影响下的相互作用机理,并讨论了土壤动物生态功能以及未来研究热点等,以期为更好地理解陆地生态系统中土壤动物如何在地下生态过程中发挥作用提供依据。     

寿光日光温室小气候变化规律及模拟方法

为了开展北方日光温室小气候要素预报报务,利用寿光三元朱村三号黄瓜日光温室2007-2010年冬、春季节小气候要素观测资料,对北方日光温室内气温、相对湿度、地温等要素在不同天气类型下的日变化以及温室内气温空间分布规律进行研究。利用相关分析、逐步回归等统计方法对影响日光温室内气温变化的影响因子进行筛选,并建立日光温室未来一天24 h不同天气类型、不同月份、不同时间段的逐小时模拟模型。模拟结果表明,除4月的模拟结果差异较大外,其他各时间段均较好;利用实际观测结果对2010年2-5月温室内气温进行实际检验,模拟预报结果较好,可以将预报模型应用于业务服务。     

不同林龄杂交楝(Azadirachta indica×Melia azedarach)人工林土壤水土保持功能研究

为了明确林龄对杂交楝（印楝×苦楝）人工林土壤水土保持功能的影响,通过测定土壤持水能力、渗透能力和抗蚀能力来综合评价不同林龄杂交楝人工林保持水土功能。结果表明,随着杂交楝林龄增加,林地土壤孔隙结构得到改善、持水性能增加、渗透能力增大,提高了土壤水稳性指数,增加了土壤抗蚀性,土壤水土保持功能得到增强。3年生杂交楝林分的土壤持水性能、渗透能力和抗蚀性与1年生林分之间无显著差异,5年生杂交楝林地各指标均比1年生和3年生林分有显著提高。5年生杂交楝林地的土壤最大持水量、总孔隙度、非毛管孔隙度、平均渗透速率和水稳性指数分别比1年生林地增加18.6%、11.4%、19.8%、45%、30.1%。因此,种植杂交楝可以在短期内提高林分的土壤水土保持功能,在山地丘陵地区值得大力发展杂交楝。     

盘锦冬季日光温室光合有效辐射预报模型研究

为了探索盘锦地区冬季日光温室光合有效辐射变化规律,更好地为本地区设施农业服务,利用2012 年冬季日光温室内小气候和附近气象站观测资料,采用相关统计和逐步回归分析方法分析了冬季不同天气类型日光温室中光合有效辐射特征及光合有效辐射占太阳总辐射的比值,建立了冬季不同天气类型日光温室光合有效辐射的预报模型,并对其进行拟合检验。结果表明：（1）晴天和多云天日光温室内PAR具有明显的日变化。阴天时日光温室内接受到的PAR 最大值一般在1~38 W/m2。（2）冬季典型多云天ηPAR最高,阴天次之,晴天最低。（3）采用逐步回归分析方法分别建立日光温室内日最高光合有效辐射、日光合有效辐射总量、日最大总辐射、日总辐射总量与外界气象要素的相关模型均通过了0.01 的显著性水平检验,并进行了拟合检验,晴天和多云天4个要素的拟合效果较好,阴天4个要素的拟合效果较差。     

塑料大棚小气候特征及预报模型的研究

为揭示塑料大棚室内气象要素季节变化和日变化规律,建立一个适合本地的塑料大棚小气候预报模型,本研究以浙江省慈溪市草莓塑料大棚为研究对象,收集2007年12月-2008年4月大棚内外气象数据,系统研究温室内外温度、湿度的季节变化和日变化特征,分析室内与室外的最高、最低气温的关系。研究表明,室内的气温、相对湿度明显高于室外,室内与室外的最高温度相差5~10℃,最低温度相差3~6℃。室内空气温度与相对湿度成线性负相关。在此基础上,建立基于逐步回归方法的温室内空气温度预报模型,并利用独立数据检验,结果表明模型对冬季和春季的逐时气温预报值与实测值基于1:1线的决定系数（R2）分别为0.912、0.887;标准回归统计误差（RMSE）分别为2.3℃和2.7℃,该研究结果可为慈溪市设施农业环境调控及小气候预报提供支持。     

典型气象灾害对河西东部日光温棚影响的风险评价

依据典型温棚对比试验以及气象数据,将低温冻害、寡照、风灾作为研究区域典型气象灾害,分类设计轻度、中度、重度以及特大灾害阈值指标,在此基础上引入单重灾害指数(SI)和复合灾害指数(CI)以评价灾害的风险强度。结果表明:单重灾害指数差异性明显,复合灾害指数表现为:古浪凉州民勤天祝永昌乌鞘岭,即古浪、凉州宜作为区域日光温棚建设的首选之地,民勤要充分考虑棚型设计上的抗风性,其余地方则不适合大面积推广。研究结论不仅为日光温棚生产布局提供了依据,也填补了区域农业气象灾害评估体系的空白。     

遗传算法优化人工神经网络模型在日光温室湿度预报中的应用

提出一种基于遗传算法优化BP神经网络的方法预测日光温室湿度环境因子。实测日光温室内影响空气湿度的环境因子组成数据样本作为神经网络的输入,采用基于实数编码的遗传算法替代随机设定神经网络的初始权阈值,然后通过改进的BP算法在由遗传算法确定的搜索空间中对网络进行精确训练。模型预报值和实测值基于1：1线的决定系数R2和预测平均相对误差MSE分别为0.9857和3．1％。结果表明,遗传算法优化BP神经网络预报模型收敛速度快、预测精度高。可为日光温室的湿度环境调控制提供理论依据和决策支持。     

三连栋日光温室拱式桁架结构静力分析与结构优化

为研究三连栋日光温室的合理性和安全性,通过有限元软件ANSYS对某三连栋日光温室拱式桁架结构进行了三维空间建模,并对该结构在多种荷载组合工况下进行静力分析,探讨了计算方法和结构的优化方法。结果表明：该温室结构吊物拉杆挠度偏大,不能满足设计要求。在原结构的基础上对有竖向拉杆的优化结构进行了计算分析,计算结果与理论值较吻合,且设计安全合理。研究结果为拟建者温室建模和温室结构优化提供参考。     

张掖日光温室最低温度预报模型的主成分回归法构建

为了有效预报日光温室内部最低温度,减弱低温冷害对设施农业生产的影响。利用张掖日光温室内小气候数据及室外气象观测资料,选取8个影响日光温室最低温度的气象因子进行相关分析和统计检验的多重共线性诊断,应用主成分回归方法建立日光温室最低温度预报模型,并用模型模拟值与温室最低温度实测值比较对模型精度进行检验。结果表明：气象因子X₁、X₂、X₄、X₆、X₇、X₈间存在共线性的问题。通过主成分分析综合提取了3个主成分代替原来的8个变量,建立的温室最低温度预报模型通过α=0.01水平显著性检验,且模型精度检验表明,不同天气条件（晴天、少云—多云、阴天）的模拟值和实测值间R²在0.81~0.89之间,RMSE在0.90~1.16℃之间;不同时段（12月—次年2月）的模拟值和实测值间R²在0.82~0.89之间,RMSE在0.94~1.13℃之间。